Makalah Fisika Inti.docx

MAKALAH FISIKA INTI

Radioaktivitas Alamiah

OLEH

KELOMPOK : 3 (TIGA) ANGGOTA

: 1. DE FALAH IKHLAS 2. SHANIA YEVANI SABILA 3. VANESSA FEBTA SINDANI

PRODI

: PENDIDIKAN FISIKA

DOSEN

: HIDAYATI,M.Si

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2019

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat dan RahmatNya penulis dapat menyelesaikan makalah sejarah fisika dengan judul “Radioaktivitas Alamiah” sebagai syarat tugas pada mata kuliah fisika inti dengan baik dan agar kami mahasiswa

dapat

lebih

memahami

materi

fisika

inti

secara

menyeluruh.

Penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada pihak – pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan makalah ini.Kami ucapkan terimakasih kepada ibu Hidayati,M.Si selaku dosen pembimbing yang telah membimbing kami untuk dapat menyelesaikan makalah ini. Dalam pembuatan makalah ini, penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan-kekurangan sehingga jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun supaya makalah ini dapat kearah yang lebih baik lagi. Dan semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi penulis dan para pembaca yang menggunakannya dan dapat diaplikasikan dalam kehidupan bermasyarakat.

Padang,19 Februari 2019

Penulis

i

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...................................................................................................i DAFTAR ISI..................................................................................................................ii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ....................................................................................................1 B. Rumusan Masalah ..............................................................................................1 C. Tujuan Penulisan ................................................................................................2 D. Manfaat ..............................................................................................................2 BAB II PEMBAHASAN A. Peluruhan Radioaktif ......................................................................................... B. Jenis Sinar Radioaktif ........................................................................................ C. Hukum Peluruhan Radioaktif ............................................................................ D. Hukum Peluruhan Berurutan ............................................................................. E. Kesetimbangan Radioaktif ................................................................................. F. Deret Radioaktif ................................................................................................. BAB III PENUTUP A. Kesimpulan ......................................................................................................... B. Saran ................................................................................................................... DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................

ii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Tahukah anda bahwa di sekitar kita ternyata banyak sekali terdapat radiasi? Disadari ataupun tanpa disadari ternyata di sekitar kita baik di rumah, di kantor, di pasar, di lapangan, maupun di tempat-tempat umum lainnya ternyata banyak sekali radiasi. Yang perlu diketahui selanjutnya adalah sejauh mana radiasi tersebut dapat bermanfaat terhadap kesehatan kita. Radiasi dalam istilah fisika, pada dasarnya adalah suatu cara perambatan energi dari sumber energi ke lingkungannya tanpa membutuhkan medium. Beberapa contohnya adalah perambatan panas, perambatan cahaya, dan perambatan gelombang radio. Selain radiasi, energi dapat juga dipindahkan dengan cara konduksi, kohesi, dan konveksi. Dalam istilah sehari-hari radiasi selalu diasosiasikan sebagai radioaktif sebagai sumber radiasi pengion. Perkembangan pemanfaatan zat radioaktif pada zaman modem ini sangat berkembang dengan

pesat

seiring

dengan

pertumbuhan

dan

perkembangan

teknologi

dalam

pemanfaatannya. Penggunaan dan pemanfaatan sumber radioaktif untuk saat ini bukan hal yang awam lagi, hampir seluruh negara maju dan berkembang terus berupaya untuk melakukan pemanfaatan energi radioaktif tersebut dalam beberapa bidang. Radioaktivitas adalah kemampuan inti atom yang tak-stabil untuk memancarkan radiasi menjadi inti yang stabil. Materi yang mengandung inti tak-stabil yang memancarkan radiasi, disebut zat radioaktif. Peluruhan terjadi pada sebuah nukleus induk dan menghasilkan sebuah nukleus anak. Ini adalah sebuah proses acak sehingga sulit untuk memprediksi peluruhan sebuah atom. Suatu atom yang tidak stabil dapat distabilkan dengan cara radioaktivitas.Besarnya radioaktivitas suatu unsur radioaktif (radionuklida) ditentukan oleh konstanta peluruhan (l), yang menyatakan laju peluruhan tiap detik, dan waktu paro (t ½). Kedua besaran tersebut bersifat khas untuk setiap radionuklida. Berdasarkan sumbernya, radioaktivitas dibedakan atas radioaktivitas alam dan radioaktivitas buatan. Radioaktivitas buatan banyak digunakan di berbagai bidang. B. Rumusan Masalah 1. Apakah itu peluruhan radioaktif ? 2. Apa saja jenis sinar radioaktif ? 3. Apa saja jenis ksetimbangan radioaktif ? 1

4. Bagaimana hukum peluruhan radiokatif ? 5. Bagimana hukum peluruhan berurutan ? 6. Apakah itu deret radiokatif ?

C. Tujuan Penuliasan 1. Untuk mngetahui apa itu peluruhan radioaktif 2. Untuk mengetahui jenis sinar radioaktif 3. Untuk mengetahui bagaimana hukum peluruhan radioaktif 4. Untuk mengetahui bagaimana hukum peluruhan berurutan 5. Untuk mengetahui kestimbangan radioaktif 6. Untuk mengetahui apa itu deret radioaktif D. Manfaat 1. Meningkatkan pengetahuan tentang proses dan hal-hal yang bersangkutan dengan peluruhan radioaktif. 2.

Menambah pemahaman bagi pembaca, serta dapat lebih mengaplikasikan hal-hal yang terdapat dalam makalah ini.

3.

Sebagai bahan yang dapat djadikan literature untuk penulisan selanjutnya.

2

BAB II PEMBAHASAN A. Peluruhan Radioaktif Radioaktivitas pertama kali ditemukan pada tahun 1896 oleh ilmuwan Perancis Henri Becquerel ketika sedang bekerja dengan material fosforen. Material semacam ini akan berpendar di tempat gelap setelah sebelumnya mendapat paparan cahaya, dan dia berfikir pendaran yang dihasilkan tabung katoda oleh sinar-X mungkin berhubungan dengan fosforesensi. Karenanya ia membungkus sebuah pelat foto dengan kertas hitam dan menempatkan beragam material fosforen diatasnya. Kesemuanya tidak menunjukkan hasil sampai ketika ia menggunakan garam uranium. Terjadi bintik hitam pekat pada pelat foto ketika ia menggunakan garam uranium tesebut. Tetapi kemudian menjadi jelas bahwa bintik hitam pada pelat bukan terjadi karena peristiwa fosforesensi, pada saat percobaan, material dijaga pada tempat yang gelap. Juga, garam uranium nonfosforen dan bahkan uranium metal dapat juga menimbulkan efek bintik hitam pada pelat. Pada awalnya tampak bentuk radiasi yang baru ditemukan ini mirip dengan penemuan sinar-X. Akan tetapi, penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh Becquerel, Marie Curie, Pierre Curie, Ernest Rutherford dan ilmuwan lainnya menemukan bahwa radiaktivitas jauh lebih rumit ketimbang sinar-X. Beragam jenis peluruhan bisa terjadi. Sebagai contoh, ditemukan bahwa medan listrik atau medan magnet dapat memecah emisi radiasi menjadi tiga sinar. Demi memudahkan penamaan, sinar-sinar tersebut diberi nama sesuai dengan alfabet yunani yakni alpha, beta, dan gamma, nama-nama tersebut masih bertahan hingga kini. Kemudian dari arah gaya elektromagnet, diketahui bahwa sinar alfa mengandung muatan positif, sinar beta bermuatan negatif, dan sinar gamma bermuatan netral. Dari besarnya arah pantulan, juga diketahui bahwa partikel alfa jauh lebih berat ketimbang partikel beta. Dengan melewatkan sinar alfa melalui membran gelas tipis dan menjebaknya dalam sebuah tabung lampu neon membuat para peneliti dapat mempelajari spektrum emisi dari gas yang dihasilkan, dan membuktikan bahwa partikel alfa kenyataannya adalahsebuah inti atom helium. Percobaan lainnya menunjukkan kemiripan antara radiasi beta dengan sinar katoda serta kemiripan radiasi gamma dengan sinar-X. Para peneliti ini juga menemukan bahwa banyak unsur kimia lainnya yang mempunyai isotop radioaktif. Radoaktivitas juga memandu Marie Curie untuk mengisolasi radium dari barium; dua buah unsur yang memiliki kemiripan sehingga sulit untuk 3

dibedakan. Bahaya radioaktivitas dari radiasi tidak serta merta diketahui. Efek akut dari radiasi pertama kali diamati oleh insinyur listrik Amerika Elihu Thomson yang secara terus menerus mengarahkan sinar-X ke jari-jarinya pada 1896. Dia menerbitkan hasil pengamatannya terkait dengan efek bakar yang dihasilkan. Bisa dikatakan ia menemukan bidang ilmu fisika medik (health physics); untungnya luka tersebut sembuh dikemudian hari. Peluruhan radioaktif adalah kumpulan beragam proses di mana sebuah inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel subatomik (partikel radiasi). Adapun inti atom stabil dan tidak stabil dibedakan sebaga berikut : Inti atom stabil

·

Inti atom tidak stabil

Jumlah proton (Z) lebih sedikit atau · sama banyak dengan neutron (N)

·

Gaya inti lebih besar dibandingkan

Jumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N)

·

dengan gaya elektrostatis

Gaya elektrostatis jauh lebih besar di bandingkan dengan gaya inti

Peluruhan terjadi pada sebuah nukleus induk dan menghasilkan sebuah nukleus anak. Ini adalah sebuah proses acak sehingga sulit untuk memprediksi peluruhan sebuah atom. Satuan internasional (SI) untuk pengukuran peluruhan radioaktif adalah becquerel (Bq). Jika sebuah material radioaktif menghasilkan 1 buah kejadian peluruhan tiap 1 detik, maka dikatakan material tersebut mempunyai aktivitas 1 Bq. Karena biasanya sebuah sampel material radiaktif mengandung banyak atom,1 becqu`erel akan tampak sebagai tingkat aktivitas yang rendah; satuan yang biasa digunakan adalah dalam orde gigabecquerels. Neutron dan proton yang menyusun inti atom, terlihat seperti halnya partikel-partikel lain, diatur oleh beberapa interaksi. Gaya nuklir kuat, yang tidak teramati pada skala makroskopik, merupakan gaya terkuat pada skala subatomik. Hukum Coulomb atau gaya elektrostatik juga mempunyai peranan yang berarti pada ukuran ini. Gaya nuklir lemah sedikit berpengaruh pada interaksi ini. Gaya gravitasi tidak berpengaruh pada proses nuklir. Interaksi gaya-gaya ini pada inti atom terjadi dengan kompleksitas yang tinggi. Ada sifat yang dimiliki susunan partikel didalam inti atom, jika mereka sedikit saja bergeser dari posisinya, mereka dapat jatuh ke susunan energi yang lebih rendah. Mungkin bisa sedikit digambarkan dengan menara pasir yang kita buat di pantai, ketika gesekan yang terjadi antar pasir mampu menopang ketinggian menara, sebuah gangguan yang berasal dari luar dapat melepaskan gaya gravitasi dan membuat tower itu runtuh. 4

Keruntuhan menara (peluruhan) membutuhkan energi aktivasi tertentu. Pada kasus menara pasir, energi ini datang dari luar sistem, bisa dalam bentuk ditendang atau digeser tangan. Pada kasus peluruhan inti atom, energi aktivasi sudah tersedia dari dalam. Partikel mekanika kuantum tidak pernah dalam keadaan diam, mereka terus bergerak secara acak. Gerakan teratur pada partikel ini dapat membuat inti seketika tidak stabil. Hasil perubahan akan mempengaruhi susunan inti atom; sehingga hal ini termasuk dalam reaksi nuklir, berlawanan dengan reaksi kimia yang hanya melibatkan perubahan susunan elektron diluar inti atom. (Beberapa reaksi nuklir melibatkan sumber energi yang berasal dari luar, dalam bentuk "tumbukkan" dengan partikel luar misalnya. Akan tetapi, reaksi semacam ini tidak dipertimbangkan sebagai peluruhan. Reaksi seperti ini biasanya akan dimasukan dalam fisi nuklir / fusi nuklir.

B. Jenis Sinar Radioaktif Terdapat 3 macam sinar radioaktif yaitu partikel alfa, partikel beta dan sinar gamma. 1. Partikel Alfa (α) Partikel alfa adalah inti helium, menimbulkan ionisasi dalam gas yang dilewatinya, dan jika energi

habis setelah ionisasi, dapat menangkap electron menjadi atom helium netral.

Kebanyakan partikel alfa memiliki kecepatan antara 1,4 x 107ms-1 dan 2,2 x 10-7ms-1. Partikel alfa dapat menimbulkan fluoresensi untuk beberapa bahan. 2. Partikel Beta (β) Partikel beta adalah electron yang berasal dari inti, menimbulkan ionisasi sedikit dibandingkan partikel alfa, Partikel beta tidak dapat dihentikan oleh selembar kertas, tetapi lembaran aluminium tipis dapat menyerap sebagia besar partikel beta. Kecepatan partikel beta dapat mencapai 0,99 c. Partikel beta menghasilkan fluoresensi yang terang, warnanya tergantung dari jenis bahan yang disinarinya. 3. Sinar Gamma () Sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik atau foton yang berasal dari inti atom, bergerak dengan kecepatan cahaya, dengan panjang gelombang antara 1,7 x 10 -8 m sampai 4,1 x 10-6 m. . Sinar gamma juga menghasilkan fluoresensi, dapat mengionisasi gas, tetapi tidak sebesar sinar alfa dan beta. Daya tembus sinar gamma 100 kali lebih besar dari daya

5

tembus sinar beta

Sinar gamma tidak dapat dihentikan oleh aluminium yang tebalnya

beberapa cm, tetapi dapat diserap oleh lembaran timah hitam yang tipis. C. Hukum Peluruhan Radioaktif Bilamana inti dari suatu atom memancarkan sebuah partikel alfa, partikel beta, sebuah sinar gamma atau partikel lainnya atau bila menangkap sebuah electron dari kulit terluar sebuah atom, prosesnya disebut peluruhan radioaktif. Jika ada N inti yang belum meluruh, sejumlah dN, akan meluruh dalam waktu dt, yang besarnya adala h

dN  dtN

(3.1)

Dimana  adalah probabilitas inti untuk meluruh, yang disebut juga sebagai konstanta peluruhan atau konstanta disintegrasi. Tanda minus menunjukkan bahwa N berkurang ketika t bertambah. Persamaan 3.1 dapat ditulis dN  dt N

(3.2)

Integrasi Persamaan 3.2 dengan asumsi bahwa ketika t = 0, jumlah atom radioaktif yang ada adalah N0 akan menghasilkan

N (t )  N 0 e  t

(3.3)

dimana N(t) adalah jumlah atom radioaktif yang ada pada waktu t. Probabilitas , yang digunakan pada persamaan di atas disebut dengan konstanta disintegrasi atau konstanta peluruhan. Aktivitas dari suatu sampel radioaktif didefinisikan sebagai jumlah peluruhan per detik. Dari Persamaan 3.3 diperoleh aktivitas R sebagai

R

dN   N 0 e  t  N dt

6

(3.4)

Dengan demikian aktifitas sutau sampel tergantung pada jumlah inti yang ada, dan konstanta peluruhan . 1. Waktu Paruh Waktu paruh merupakan waktu yang diperlukan unsur untuk meluruh hingga tersisa setengahnya.Setiap unsur radioaktif memiliki waktu paruh tertentu, misalnya karbon-14 memiliki waktu paruh 5.730 tahun. peluruhan dari inti tidak stabil merupakan proses acak dan tidak mungkin untuk memperkirakan kapan sebuah atom tertentu akan meluruh, melainkan ia dapat meluruh sewaktu waktu. Karenanya, untuk sebuah sampel radioisotop tertentu, jumlah kejadian peluruhan –dN yang akan terjadi pada selang (interval) waktu dt adalah sebanding dengan jumlah atom yang ada sekarang. Jika N adalah jumlah atom, maka kemungkinan (probabilitas) peluruhan (– dN/N) sebanding dengan dt:

Masing-masing inti radioaktif meluruh dengan laju yang berbeda, masing-masing mempunyai konstanta peluruhan sendiri (λ). Tanda negatif pada persamaan menunjukkan bahwa jumlah N berkurang seiring dengan peluruhan. Penyelesaian dari persamaan diferensial orde 1 ini adalah fungsi berikut:

Fungsi di atas menggambarkan peluruhan exponensial, yang merupakan penyelesaian pendekatan atas dasar dua alasan. Pertama, fungsi exponensial merupakan fungsi berlanjut, tetapi kuantitas fisik N hanya dapat bernilai bilangan bulat positif. Alasan kedua, karena persamaan ini penggambaran dari sebuah proses acak, hanya benar secara statistik. Akan tetapi juga, dalam banyak kasus, nilai N sangat besar sehingga fungsi ini merupakan pendekatan yang baik. Selain konstanta peluruhan, peluruhan radioaktif sebuah material biasanya juga dicirikan oleh rata-rata waktu hidup. Masing-masing atom "hidup" untuk batas waktu tertentu sebelum ia meluruh, dan rata-rata waktu hidup adalah rata-rata aritmatika dari keseluruhan waktu hidup atom-atom material tersebut. Rata-rata waktu hidup disimbolkan dengan τ, dan mempunyai hubungan dengan konstanta peluruhan sebagai berikut:

7

Parameter yang lebih biasa digunakan adalah waktu paruh. Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan sebuah inti radioatif untuk meluruh menjadi separuh bagian dari sebelumnya. Hubungan waktu paruh dengan konstanta peluruhan adalah sebagai berikut:

Hubungan waktu paruh dengan konstanta peluruhan menunjukkan bahwa material dengan tingkat radioaktif yang tinggi akan cepat habis, sedang materi dengan dengan tingkat radiasi rendah akan lama habisnya. Waktu paruh inti radioaktif sangat bervariasi, dari mulai 1024 tahun untuk inti hampir stabil, sampai 10-6 detik untuk yang sangat tidak stabil. 2. Usia Hidup Rata – Rata Bentuk eksponensial dari peluruhan menyatakan bahwa peluruhan yang lengkap sampai semua inti meluruh, berlangsung sampai waktu tak berhingga. Karena inti meluruh secara acak, maka waktu hidup sebuah inti berharga mulai dari nol sampai tak berhingga. Untuk keperluan statistic perlu dirumuskan waktu hidup rata-rata sebuah inti  yang diperoleh dari perhitungan jumlah usia dari semua inti dibagi dengan jumlah inti



t1dN1  t 2 dN 2  t3 dN 3  .... dN1  dN 2  dN 3  ...

(3.6)

Kita dapat menulis Persamaan 3.6 dalam bentuk integral N0



 tdN 0 N0

 dN

N0



 tdN 0

(3.7)

N0

0

dimana N 0  dN1  dN 2  dN 3  .. Subsitusi dN dari Persamaan 3.3 ke Persamaan 3.7 dan kemudian diintegrasi diperoleh 0



  tN 0 e t dt 

N0



  tet dt  0

1

( 3.8)



sehingga

8

 

1



D. Hukum Peluruhan Berurutan Baik dalam kasus radioaktivitas alamiah maupun buatan, peluruhan dapat terjadi secara berturutan. Suatu inti induk meluruh menjadi inti anak. Jika inti anak ini juga suatu unsur radioaktif, tentu juga akan menghasilkan inti cucu dan seterusnya. Dalam banyak kasus yang terjadi adalah inti induk meluruh menjadi inti anak, inti anak meluruh menjadi inti yang stabil. Suatu pertanyaan yang menarik adalah, jika kita mulai dengan sejumlah isotop induk radioaktif, berapa jumlah masing-masing inti untuk setiap peluruhan pada waktu tertetu. Misalkan pada waktu t, jumlah inti induk N1, meluruh dengan tetapan peluruhan 1, menjadi inti anak. Misalkan N2 adalah jumlah inti anak yang meluruh dengan tetapan peluruhan 2 menjadi inti yang stabil dengan jumlah N3. Misalkan pada t = 0, N1 = N10, N2 = N20 = 0, dan N3 = N30 = 0. Aktivitas setiap unsur adalah

dN1  1 N1 dt

(3.9)

dN1  1 N1  2 N 2 dt

(3.10)

dN 2  2 N 2 dt

(3.11)

Integrasi dari persamaan pertama menghasilkan N 1  N 1 0 e  1t

(3.12)

Jika disubsitusikan ke persamaan berikutnya akan menghasilkan 1t dN 2  1 N10 e   2 N 2 dt

1t dN 2  2 N 2  1 N10 e  dt

(3.13)

Kalikan kedua ruas suku dengan e2t menghasilkan

9

e  2t

1t dN 2  2 N 2 e  2t  1 N10 e  e  2t dt

atau





d N 2 e  2t  1 N10 e (  21)t dt

(3.14)

Integrasi dari persamaan di atas menghasilkan N 2 e  2t 

1

2  1 1

N10 e (  21)t  C

(3.15)

Dimana C adalah tetapan integrasi yang dapat diperoleh dengan mengambil nilai

N 2  N 20  0

pada t = 0

sehingga C

1

2  1

N1 0

Dengan memasukkan nilai C diperoleh N2 

1

2  1

N10 e 1t  e  2t 

(3.16)

Secara sama juga diperoleh   1 2 N 3  N10 1  e  2t  e 1t  2  1  2  1 

(3.17)

Kedua persamaan di atas menyatakan jumlah setiap inti pada waktu t. Persamaan ini diturunkan untuk keadaan khusus dimana N1 = N10, dan N20 = N30 = 0 pada t = 0. Jika pada N20 dan N30 tidak nol pada t = 0 maka persamaan nntuk N1,N2 dan N3 adalah N 1  N 1 0 e  1t

(3.18a) 10

N2 

1 2  1

N1 0 e 1t e  2t   N 20 e  2t

(3.18b)

  1 2 N 3  N 30  N 20 1  e  2t  N1 0 1  e  2t  e 1t  2  1  2  1 





(3.18c)

Persamaan umum untuk peluruhan berturutan adalah

dN1 / dt  1 N1 dN 2 / dt  1 N1  2 N 2

(3.19)

dN 3 / dt  2 N 2  3 N 3 . . .

dN n / dt  n1 N n1  n N n E. Kesetimbangan Radioaktif Aplikasi dari Hukum Peluruhan Radioaktif Berturutan berikut ini membahas dua kasus yang penting : (1) 12 dan (2) 1<<2. Untuk kasus (1) menghasilkan kesetimbangan sementara dan kasus (2) menghasilkan kesetimbangan permanen. 1.

Kesetimbangan Sementara (Transient)

Misalkan inti induk meluruh dengan tetapan peluruhan 1 dan inti anak meluruh dengan tetapan peluruhan 2. Usia hidup rata-rata 12 ,karena itu 12. Kita akan melihat bahwa jumlah atom inti anak mencapai suatu harga maksimum dan mulai berkurang dengan laju peluruhan pada usia hidup yang lebih lama. Dari persamaan N2 

1

2  1

N10 e 1t  e  2t 

(3.26)

11

Dapat diperoleh waktu tm yaitu waktu N2 mencapai nilai maksimum.

Diferensiasi

persamaan di atas terhadap waktu dengan memberikan nilai nol menghasilkan dN 2 1 0 N10  1e 1tm  2 e  2t  dt 2  1

atau tm 

 1 ln 2 2  1 1

(3.20)

Sesudah waktu tm laju peluruhan inti anak, dN2/dt akan ditentukan oleh 1 atau 2 yang mana yang lebih kecil. (i) Jika 1<2, ini berarti usia hidup inti induk lebih lama dari inti anak. Implikasinya adalah suku e-2t lebih cepat mencapai nol dari pada suku e-1t, karena itu dapat diabaikan. Jadi N2 

N2 

1 2  1

1 2  1

N

10

e 1t 

 N1 

(3.21)

Atau N2 1  N1 2  1

(3.22)

Persamaan di atas menunjukkan bahwa inti anak meluruh dengan tetapan peluruhan inti induk dan ratio N2/N1 konstan. Dalam kasus ini dikatakan bahwa inti induk dan inti anak berada dalam keadaan kesetimbangan sementara. Sementara ratio aktivitas inti anak terhadap inti induk adalah

dN 2 / dt 2 N 2 2   dN1 / dt 1 N1 2  1

(3.23)

(ii) Jika 2<1 dapat diperlihatkan bahwa

12

N2 

1 2  1

N

10

e  2t 

(3.24)

Yang menunjukkan sesudah mencapai waktu tertentu inti anak akan meluruh dengan tetapan peluruhannya sendiri dan inti induk akan habis.

2.

Kesetimbangan Permanen (Secular)

Jika usia hidup dari inti induk amat panjang dibandikan dengan inti anak atau 1<<2, Untuk kasus ini



N 2  1 / 2  1 N10 e  1t  e   2t



(3.16)

Direduksi menjadi

N2 

1 N10 1  e  2t  2

(3.25)

Sebab 2-1 = 2 dan e-1t  1. Jika t sangat besar dibandingkan dengan usia hidup inti anak , t >> 1/2, dan e-2t dapat diabaikan terhadap 1, maka persamaan dapat direduksi menjadi

N2 

1 N10 2

(3.26)

Ini menujukkan jumlah inti anak N2 konstan.

Dikatakan inti anak berada dalam

kesetimbangan permanen terhadap inti induk. Karena usia paroh inti induk sangat besar jumlahnya hamper konstan, N10 = N1, dan karena itu

N2 

1 N1 2

Dengan demikian syarat untuk kesetimbangan permanen adalah

1 N1  2 N 2

(3.27a)

13

Atau

N1 / N 2  2 / 1   1 /  2

(3.27b)

Atau jumlah dari kedua elemen pada suatu waktu berbanding terbalik dengan tetapan peluruhan atau berbanding langsung dengan usia hidup rata-rata. Untuk kasus banyak peluruhan berturutan dimana inti induk memiliki waktu paroh

lebih

besar dari inti hasil, memiliki syarat

1 N1  2 N 2  3 N 3  .....  n N n

(3.28a)

Atau

N1 /  1  N 2 /  2  N 3 /  3  .....  N n /  n

(3.28b)

F. Deret Radioaktif Kebanyakan unsur radioaktif yang didapatkan di alam merupakan anggota dari 4 deret radioaktif alamiah. Penyebab terdapatnya hanya 4 deret semacam itu dapat diturunkan dari fakta bahwa peluruhan alfa mereduksi nomor massa sebuah inti dengan 4. Jadi nuklida yang nomor massanya memenuhi A = 4n Dengan n bilangan bulat, dapat meluruh menjadi yang lainnya dalam urutan yang menurun dari nomor massa. Nuklida radioaktif yang nomor massanya menuruti persamaan di atas dikatakan merupakan anggota dari deret 4n. Ini juga berlaku untuk nuklida yang nomor massanya A= 4n + 1, A = 4n + 2, dan A = 4n +3. Semua anggota deret akan berakhir pada inti mantap akhir yaitu Pb dan Bi. Tabel berikut merupakan daftar nama keempat deret radioaktif, nuklida induk, umur paroh dari nuklida induk, dan nuklida anak yang mantap yang merupakan produk akhir dari deret ini.

14

Nomor Massa Deretan

Induk

Usia Paroh (Tahun) Hasil Akhir

4n

Thorium

232 90

1,39 x 1010

208 82

Pb

4n +1

Neptunium

237 93

Np

2,25 x 106

209 83

Bi

4n +2

Uranium

238 92

U

4,51 x 109

206 82

Pb

4n +3

Aktinium

235 92

7,07 x 108

207 82

Pb

Th

U

15

BAB III PENUTUP A. Kesimpulan 1.

Peluruhan radioaktif adalah kumpulan beragam proses di mana sebuah inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel subatomik (partikel radiasi).

2.

Jenis sinar radioaktif : a. Partikel alfa adalah inti helium, menimbulkan ionisasi dalam gas yang dilewatinya, dan jika energi habis setelah ionisasi, dapat menangkap electron menjadi atom helium netral. b. Partikel beta adalah electron yang berasal dari inti, menimbulkan ionisasi sedikit dibandingkan partikel alfa, Partikel beta tidak dapat dihentikan oleh selembar kertas, tetapi lembaran aluminium tipis dapat menyerap sebagia besar partikel beta. c. Sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik atau foton yang berasal dari inti atom, bergerak dengan kecepatan cahaya, dengan panjang gelombang antara 1,7 x 10-8 m sampai 4,1 x 10-6 m.

3.

B. Saran Mungkin dalam penulisan makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan, kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan makalah ini. Agar dalam penulisan makalah kedepannya bisa lebih baik.

16

DAFTAR PUSTAKA

17